[实用新型]节能合成氨低变气脱碳系统

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种节能合成氨低变气脱碳系统，属于合成氨工艺技术领域。

背景技术

氮肥厂合成氨工艺总流程为：来自长输管线的天然气首先进入天然气配气站，天然气在配气站进行缓冲及调压后进入合成氨装置的常温脱硫系统，然后通过天然气压缩，高温脱硫，换热式一段蒸汽转化、二段富氧空气转化，一氧化碳高、低温变换，改良热钾碱法脱碳，甲烷化深度净化去除残余的CO和CO2，合成气压缩，14.0MPa下氨合成，冷冻分离，最终得到产品液氨。

脱碳工序目前普遍采用的是本菲尔法脱除低变气体中的CO2，就是用碳酸钾溶液在吸收塔内与低变气逆流接触吸收CO2后变成碳酸氢钾溶液，碳酸氢钾溶液在再生塔和闪蒸槽里面进行加热，使碳酸氢钾溶液变成碳酸钾溶液，再生出来的CO2气体进行放空，碳酸钾溶液循环使用，如此不断循环就把低变气里面的CO2去除，使脱碳后工艺气体中的CO2尾气指标能控制在要求范围内。用此法脱除CO2气体的关键操作点之一就是要给脱碳工序提供充足的热量，只有用充足的热量才能使碳酸氢钾溶液彻底地再生为碳酸钾溶液，一旦系统热量不足，碳酸氢钾溶液再生效果不好，就会导致碳酸钾溶液脱除CO2的效果达不到指标控制要求，直接导致后续工序超温和消耗成本增加，严重情况下还会导致整个装置停车。

来自低变炉出口的工艺气体约215℃左右进入低变气废锅产生0.45MPa左右的低压蒸汽供闪蒸槽进行汽提脱碳液中的CO₂使用，低压废锅的水源来自锅炉给水泵；低变气废锅的水源来自CO₂冷凝液泵。工艺气体经过低变气废锅换热产汽后，温度由215℃左右降至155℃左右，然后工艺气体进入CO₂再沸器，与来自 CO₂再生塔下部的脱碳液和低变气废锅底部出来的排污液继续进行换热，换热后的气体温度降低至120℃左右后进入脱盐水换热器。

低变气废锅产生的低压蒸汽通过压力调节阀PV301把蒸汽压力控制在 0.45MPa左右，低压蒸汽通过低压蒸汽分离器除去冷凝液后送到闪蒸槽对脱碳液进行汽提，汽提后的蒸汽和CO₂一起从CO₂再生塔的中部进入。从CO₂再沸器换热后的脱碳液从下部进入CO₂再生塔，CO₂再生塔中的脱碳液最终通过塔底部的出口管道进入贫液泵参与脱碳系统的循环。脱碳液在CO₂再生塔中经过两段汽提后，CO₂气体从塔的顶部出来进入CO₂冷却器，CO₂气体从102℃左右冷却到40℃左右，气体中的冷凝液在CO₂分离器中被分离出来，CO₂气体在分离器的顶部进行放空，冷凝液从分离器的底部出来后进入CO₂冷凝液泵，然后被加压后送到低变气废锅作为锅炉水使用。

该系统存在的问题：

1、本流程中设置的低变气废锅，目的都是回收利用从低变工序来的高温工艺气体，产生足够的蒸汽供闪蒸槽汽提脱碳液使用，但是实际生产中发现，低变气废锅的产气量远远大于闪蒸槽对低压蒸汽的使用需求量，这就导致低变气废锅的产汽压力急剧升高，常常引起低变气废锅出口低压蒸汽管上的安全阀起跳，给生产带来安全隐患，同时部分蒸汽通过安全阀排放出去被白白浪费掉，不利于低变气热能的回收。

2、当生产系统不正常造成低变炉出口的工艺气体被切断时，由于没有高温气体进入低变气废锅和CO₂再沸器，脱碳系统的热量无法得到保证，而脱碳液的再生需要大量的热量，否则由于脱碳液的再生度不合格会导致管道结晶堵塞，而原设计未充分考虑这一要求。

3、低变气废锅中的水源来自于CO₂冷凝液，由于CO₂冷凝液中含有微量的脱碳液，当低变气废锅大量产汽后，如果排污不及时，CO2冷凝液中的脱碳液浓度会急剧升高，当高浓度的脱碳液经过排污管线后容易结晶堵塞管线，造成排污困难。

实用新型内容

为了解决上述技术问题，本实用新型提供一种节能合成氨低变气脱碳系统，保证脱碳系统的热能需求，又不浪费低变气的热量，充分回收低变气的热能，还能避免低变气废锅的排污管线堵塞。